C3-4

イルミネーション作品の制作を通したプログラミング学習教材：PICAPICA プロジェクトの提案
Proposal of programming learning materials
through the making of art works: PICAPICA Project
永井 孝*1, 香山 瑞恵*2, 足助 武彦*3
Takashi NAGAI*1, Mizue KAYAMA*2, Takehiko ASUKE*3*2 信州大学*3 伊那市立高遠中学校*1 ものつくり大学*1 Institute of Technologists*2 Shinshu University*3 Ina City Takato Junior High School
Email: ngi644@gmail.com
あらまし：本研究の目的はものづくりとアート作品制作を通したプログラミング学習教材の開発である．アートワークとしてのイルミネーション作品を外部装置とし，これらを制御する電子基板の組立とプログラミング学習を対象とした教材開発である．本稿ではプログラミング学習教材の提案をする．提案する PICAPICA 教材について概観し，試作教材を利用したプログラミング教室での実施報告をする．
キーワード：STEAM，プログラミング学習，美術，アートワーク

1.

はじめに

南箕輪村公民館では９月に小学生向けプログラミングワークショップを実施している．2019 年度のプログラミング教室では，楽しくプログラミングを学ばせたいという要望があった．同村では，毎年 10 月に近隣の大芝高原においてイルミネーションフェス
ティバルを開催している．著者らは，同年，このイルミネーションイベントとプログラミングを関連付けたワークショップを企画した．
本研究の目的はものづくりとアート作品制作を通したプログラミングを学習教材の開発である．イル
ミネーション作品を外部装置とし，これらを制御する電子基板の組立とプログラミング学習を対象とした教材開発である．本稿ではプログラミング学習教
材：PICAPICA Project（以下，PICAPICA 教材）を提案する．まず，教材構成を概観し，試作教材によるワークショップの様子を報告する．

2.

PICAPICA 教材

2.1 ハードウェア
ハードウェアは 7 パーツ：micro:bit，LED ストリ
ングス，LED 接続用パネル，LED 制御用電子基板，台座，接続ケーブル，電池ボックスからなる（図 1参照）．micro:bit は，外部端子のデジタル端子 3 つと電源，グランドの 5 ポートを利用する．LED ストリ
ングスは 2m の長さに 20 球の LED がついたものである．LED ストリングスの末端部分は接続用パネルへの差込を考慮し圧着端子（TC 形）加工した．LED接続用パネルは 3 本の LED ストリングスが接続可能とした．接続口はスピーカターミナル部品とした．
LED 制御用電子基板は，MOS-FET を用いて LEDストリングスのスイッチングと micro:bit への電源供給を行う．この基板の構成パーツを以下に示す．
1) PICAPICA 基板
1枚2 種各 3 本 計 6 本
2) 抵抗器3) 端子レギュレータ
1個4) MOS-FET
3個5) コンデンサ
2 種各 1 本 計 2 本
6) XH コネクタ
2種 5個7) ターミナルブロック 1 個
これらを PICAPICA 基板にはんだ付けし，電気回路を構成する．この回路は LED ストリングスの点灯制御部と micro:bit へ電源供給部で構成される．
・LED
台座では，PICAPICA 基板と micro:bit（前面）接続用パネル（背面）を固定する．接続ケーブルは，PICAPICA 基板と micro:bit およびスピーカターミナ
ルの接続に使用する．
2.2 ソフトウェア
LED ストリングスを点灯させるプログラミングには Microsoft MakeCode を利用する．今回のイルミ
ネーションプログラムに用いるブロックは 8 種（最初だけ，ずっと，繰り返し，一時停止，デジタルで出力，文字列を表示，アイコンを表示，LED 画面に表示）とした．

3.

ワークショップの概要

2019 年南箕輪村公民館企画「プログラミング講座：PICAPICA プロジェクト」として，4 日間（9/7,バックパネル電子基板

M4 皿ねじM3 ねじ

micro:bit

ベース
LEDストリングス― 147 ―

電池ボックスmicro:bit 接続ケーブル

図 1. PICAPICA 教材の構成

教育システム情報学会 JSiSE2021
第46回全国大会
2021/9/1-9/3

図 3. 参加者の作品例
図 2. 作成されたプログラムの例（抜粋）9/15, 9/21, 9/28）各 2 時間で展開した．小学 4～6 年の児童とその家族 10 組が参加した．4 日間のワーク
ショップの概要を以下に示す．
1日目. micro:bit の紹介と練習プログラミング
2日目. イルミネーションのプログラミング(1：逐次処理)とアートワーク(1)3日目. イルミネーションのプログラミング(2：繰り返し処理)とアートワーク(2)4日目. 作品の仕上げと展示
ここでは，ハードウェアははんだ付け済かつ組立済の状態で利用した．自作のイルミネーション・プ
ログラミング設計シートを用いて，3 本の LED の明滅タイミングを設計した上で，MakeCode 上でプログラムとして表現した．
アートワークの題材は「大芝の自然」とした．アートワークに利用できる材料は，アルミワイヤ，木っ端，緩衝材，マスキングテープ，ねじ，釘，グルースティック，木工用ボンド，そして参加者が持参したリサイクル材とした．

4.

成果

4.1 プログラミング
図 2 に参加者が作成したプログラムの例（抜粋）を示す．平均 45.8 個±16.9 で構成されていた．各プ
ログラムは，概ね 14 秒で実行されるブロック群が“ずっと”ブロックに収められる形であった．繰り返しブロックは 9 名が利用し，平均 1.7±1.5 箇所で利用されていた．全参加者が LED ストリングスの明滅に加え，micro:bit の LED パネルに文字やアイコンを表示していた．
さらに，全参加者が複数の“ずっと”ブロックを用いることで，LED ストリングスの処理と micro:bitの LED パネルの処理を並行処理させていた．また，LED ストリングスの明滅にも並行処理させた参加者が 1 名いた．
4.2 アート作品

大芝高原の森をイメージして制作された．主な使用
材料は，PET ボトル・キャップ，卵パック，松かさ，マスキングテープである．3 本の LED ストリングスのタイミングを変化させながら明滅を繰り返す．
LED ディスプレには自作フォントでメッセージを表示していた．
4.3 考察
参加者のまとめカードから，全参加者が，micro:bitのプログラミング方法を理解したと回答し，イルミネーションのプログラミングも自分の思うように出来たと回答した．また，保護者からの感想の中に，“なんとなくのプログラミングから，実際のものを動かすことで順序立て考えることが出来たことがよかった”とあった．
実施者の所感として，このワークショップでは，小学校高学年児童が 2 時間飽きずに興味をもって取り組めていた．アートワークにおける表現活動の一環としてプログラミングを位置づけることで，目的をもって明滅方法を設計できていたと考える．

5.

おわりに提案教材を利用し，小学高学年対象に計 8 時間でmicro:bit のプログラミングとアートワークを伴うワークショップを実施した．この成果をふまえ，中学での技術科での電子回路作成・プログラミングと美術科でのアートワークに発展させることとなった．
実践を通して提案教材の有効性を検証していく．

謝辞 本研究は科研費基盤研究 B:16H03074 の支援を受けた．
参考文献(1) “BBC micro:bit”, https://microbit.org/（2021/06/08アクセス）(2) “Microsoft MakeCode”, https://www.microsoft.com/ja-jp/makecode（2021/06/08 アクセス）(3) “ 信 州 大 芝 高 原 ”, https://kankou-minamiminowa.
nagano.jp/oshiba-plateau/（2021/06/08 アクセス）

アート作品例を図 3 に示す．これは 5 年生により，― 148 ―